DE69923254T2 - Shunt-controlled push-pull circuit with a large frequency range - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine shuntgeregelte Gegentaktschaltung bzw. SRPP-Schaltung (SRPP = shunt regulated push push (shuntgeregelter Gegentakt)).The The present invention relates to a shunt-controlled push-pull circuit or SRPP (shunt regulated push push) circuit.
Nebenbei
bemerkt kann der Emitterfolger (1) beispielsweise wie in
Im
Fall des Emitterfolgers variiert unter der Annahme, dass, wie durch
eine durchgezogene Linie in
Folglich
kann, wie durch eine gestrichelte Linie in
Die
SRPP-Schaltung von (2) kann wie in
Jedoch ist es im Fall der SRPP-Schaltung, da das Basiseingangssignal des Transistors Q2 vom Kollektor des Transistors Q1 durch den Kondensator C1 zum Gleichsignalschneiden bzw. DC-Schneiden zugeführt wird, notwendig, den Wert des Kondensators C1 zu erhöhen, um auch bei einer niedrigeren Frequenz ein großes Ausgangssignal abzugeben. Demgemäss ist die SRPP-Schaltung nicht für eine IC geeignet.however in the case of the SRPP circuit, since the base input of the Transistor Q2 from the collector of the transistor Q1 through the capacitor C1 for DC cutting or DC cutting is supplied, necessary to increase the value of the capacitor C1, even at a lower frequency a big Output signal. Accordingly, the SRPP circuit is not for an IC suitable.
Unter
dem obigen Gesichtspunkt ist die in
Demgemäss ist im Fall dieser SRPP-Schaltung, da kein Element zum Begrenzen der Frequenzcharakteristik wie beim Kondensator C1 vorhanden ist, die Frequenzcharakteristik exzellent, und es kann auch bei niedriger Frequenz ein großes Ausgangssignal entnommen werden.Accordingly, in Case of this SRPP circuit, since no element for limiting the frequency characteristic as is the case with the capacitor C1, the frequency characteristic excellent, and it can output a large output even at low frequency be removed.
Jedoch im Fall dieser SRPP-Schaltung variiert, da der Gleichsignalarbeitspunkt bzw. DC-Arbeitspunkt der Schaltung entsprechend der Konstantspannungscharakteristik der Konstantspannungsdiode D1 eingestellt ist, wenn die Versorgungsspannung VCC variiert, der Arbeitsstrom des Transistors Q1 zu Q2 stark und unterbindet dadurch, dass die zufriedenstellende Charakteristik erhalten wird. Insbesondere wenn die Versorgungsspannung VCC niedrig ist, ist eine solche Tendenz stark.however in the case of this SRPP circuit, since the DC operating point or DC operating point of the circuit according to the constant voltage characteristic the constant voltage diode D1 is set when the supply voltage VCC varies, the operating current of transistor Q1 to Q2 is strong and prevents by that the satisfactory characteristic is obtained. In particular, when the supply voltage VCC is low is, such a tendency is strong.
Wenn außerdem für den Spannungsfolger wie bei (3) ein Operationsverstärker benutzt wird, nimmt die Zahl der Operationsverstärker zu, wenn der Grad höher ist, wodurch der Schaltungsmaßstab außerordentlich groß gemacht wird. Auch wenn entsprechend angewendeten Frequenzen ein Verstärker für Breitbandfrequenzen benutzt wird, wird bewirkt, dass der Stromverbrauch zunimmt.If Furthermore for the Voltage follower as in (3) using an operational amplifier takes the Number of operational amplifiers too, when the grade is higher is, which makes the circuit scale extraordinary made big becomes. Even if appropriately applied frequencies are an amplifier for broadband frequencies is used, the power consumption is increased.
Aus DE-A-19 616 443 geht eine shuntgeregelte Gegentaktschaltung mit einem ersten und zweiten Transistor der gleichen Polarität hervor, wobei der Kollektor des ersten Transistors durch einen Widerstand mit einem ersten Referenzpotential verbunden ist und der Kollektor des zweiten Transistors mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist. Der Emitter des zweiten Transistors ist mit einem zweiten Referenzpotential verbunden. Die Schaltung weist außerdem einen dritten Transistor mit zu der des ersten und zweiten Transistors entgegengesetzter Polarität auf, dessen Emitter mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist und an dessen Basis eine Vorspannung angelegt ist. Der Basis des ersten Transistors ist ein Eingangssignal zugeführt, und einem Knoten des Emitters des ersten Transistors und des Kollektors des zweiten Transistors wird ein Ausgangssignal entnommen.DE-A-19 616 443 discloses a shunt-controlled push-pull circuit having first and second transistors of the same polarity, the collector of the first transistor being connected by a resistor to a first reference potential and the collector of the second transistor being connected to the emitter of the first transistor connected is. The emitter of the second transistor is connected to a second reference potential. The circuit also includes a third transistor having opposite poles to the first and second transistors on whose emitter is connected to the collector of the first transistor, whose collector is connected to the base of the second transistor and at the base of which a bias voltage is applied. The base of the first transistor is supplied with an input signal, and a node of the emitter of the first transistor and the collector of the second transistor, an output signal is taken.
Die vorliegende Erfindung ist zum Reduzieren oder Eliminieren der obigen Probleme bei der herkömmlichen Schaltung gemacht worden.The The present invention is for reducing or eliminating the above Problems with the conventional Circuit has been made.
Zur
Lösung
der obigen Aufgabe ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine shuntgeregelte Gegentaktschaltung (SRPP-Schaltung) bereitgestellt, die
aufweist:
einen ersten Transistor,
einen Widerstand, durch
den der Kollektor des ersten Transistors mit einem ersten Referenzpotentialpunkt verbunden
ist,
einen zweiten Transistor, der die gleiche Polarität wie die
des ersten Transistors aufweist, wobei der Kollektor des zweiten
Transistors mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist,
wobei der Emitter des zweiten Transistors mit einem zweiten Referenzpotentialpunkt
verbunden ist, und
einen dritten Transistor, der die zu der
des ersten Transistors entgegengesetzte Polarität aufweist, wobei der Emitter
des dritten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors
verbunden ist und der Kollektor des dritten Transistors mit der
Basis des zweiten Transistors verbunden ist, wobei an der Basis
des dritten Transistors eine Vorspannung angelegt ist,
wobei
der Basis des ersten Transistors ein Eingangssignal zugeführt wird
und von einem Knoten des Emitters des ersten Transistors und des
Kollektors des zweiten Transistors ein Ausgangssignal extrahiert
bzw. entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die SRPP-Schaltung außerdem einen
Kondensator aufweist, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor
des dritten Transistors parallelgeschaltet ist.To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a shunt controlled push-pull circuit (SRPP circuit) comprising:
a first transistor,
a resistor by which the collector of the first transistor is connected to a first reference potential point,
a second transistor having the same polarity as that of the first transistor, the collector of the second transistor being connected to the emitter of the first transistor, the emitter of the second transistor being connected to a second reference potential point, and
a third transistor having the opposite polarity to that of the first transistor, wherein the emitter of the third transistor is connected to the collector of the first transistor and the collector of the third transistor is connected to the base of the second transistor, wherein at the base of the third Transistor is applied a bias voltage
wherein an input signal is supplied to the base of the first transistor and an output signal is extracted from a node of the emitter of the first transistor and the collector of the second transistor,
characterized in that the SRPP circuit further comprises a capacitor connected in parallel between the emitter and the collector of the third transistor.
Da der dritte Transistor mit seiner Basis geerdet arbeitet, um das Kollektorausgangssignal des ersten Transistors der Basis des zweiten Transistors zuzuführen, arbeitet demgemäss die obige Schaltungsstruktur als eine SRPP-Schaltung.There the third transistor grounded with its base works to that Collector output of the first transistor of the base of the second Supply transistor, works accordingly the above circuit structure as an SRPP circuit.
Die Erfindung wird mittels eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in denen.The This invention is by way of non-limitative example with reference on the attached Drawings further described in which.
Bezugnehmend
auf die
Auch ist der Emitter des Transistors Q11 mit einem Ausgangsanschluss T12 verbunden, ist ein Kondensator C11 zwischen den Emitter und den Kollektor des Transistors Q13 geschaltet, und ist eine Vorspannung V13 mit dem Energieversorgungsanschluss T13 als Referenzpotentialpunkt an die Basis des Transistors Q13 angelegt.Also is the emitter of transistor Q11 with an output terminal T12 is a capacitor C11 between the emitter and connected to the collector of transistor Q13, and is a bias voltage V13 with the power supply terminal T13 as a reference potential point applied to the base of the transistor Q13.
In der so strukturierten Schaltung nimmt beispielsweise, wenn die Eingangssignalspannung Vin zunimmt, der Emitterstrom IE11 des Transistors Q11 zu, und in dieser Situation nimmt auch der Kollektorstrom des Transistors Q11 zu, um sein Kollektorpotential zu erniedrigen. Als Resultat nimmt, da der Emitterstrom des Transistors Q13 abnimmt, sein Kollektorstrom auch ab, und der Kollektorstrom IC12 des Transistors Q12 nimmt ebenfalls ab. Deshalb fließt ein Strom, der eine Differenz zwischen einem zugenommenen Betrag des Emitterstroms IE11 und einem abgenommenen Betrag des Kollektorstroms IC12 ist, zum Anschluss T12 ab.In the circuit thus structured, for example, as the input signal voltage Vin increases, the emitter current IE11 of the transistor Q11 increases, and in this situation, the collector current of the transistor Q11 also increases to lower its collector potential. As a result, since the emitter current of the transistor Q13 decreases, its collector current also decreases, and the collector current IC12 of the transistor Q12 also decreases. Therefore, a current flowing a difference between an increased amount of the emitter current IE11 and ei The amount of collector current IC12 removed is from terminal T12.
Andererseits nimmt, wenn die Eingangssignalspannung Vin abnimmt, der Emitterstrom IE11 des Transistors Q11 ab. Jedoch in dieser Situation nimmt auch der Kollektorstrom des Transistors Q11 ab, um sein Kollektorpotential zu erhöhen. Als Resultat nimmt auch, da der Emitterstrom des Transistors Q13 zunimmt, sein Kollektorstrom zu, und der Kollektorstrom IC12 des Transistors Q12 nimmt ebenfalls zu. Deshalb fließt ein Strom, der eine Differenz zwischen einem abgenommenen Betrag des Emitterstroms IE11 und einem zugenommenen Betrag des Kollektorstroms IC12 ist, zum Anschluss T12 ab.on the other hand When the input signal voltage Vin decreases, the emitter current decreases IE11 of the transistor Q11. However, in this situation also decreases the collector current of transistor Q11 decreases to its collector potential to increase. As a result, since the emitter current of the transistor Q13 also increases increases its collector current, and the collector current IC12 of the Transistor Q12 is also increasing. Therefore, a current flows, which is a difference between a decreased amount of the emitter current IE11 and a is increased amount of the collector current IC12, to the terminal T12 off.
In
anderen Worten arbeitet bei der Schaltung nach
Bei
der obigen Struktur kann vom Anschluss T12 in einem Bereich, in
welchem das Ausgangssignal durch die Charakteristiken der Transistoren
Q11 und Q12 erlaubt ist, ein großes Ausgangssignal erhalten
werden, und in dieser Situation gibt es keinen Fall, bei dem, wie
in
Auch ist, da der Transistor Q13 mit seiner Basis geerdet arbeitet, die Frequenzcharakteristik exzellent, und es kann ein großes Ausgangssignal vom Gleichsignal bzw. DC bis hinauf zu einer hohen Frequenz erhalten werden. Insbesondere kann, wenn der Kondensator C11 mit dem Transistor Q13 verbunden ist, da die Verschlechterung der Charakteristiken des Transistors Q13 bei einer höheren Frequenz kompensiert werden kann, ein großes Ausgangssignal bis hinauf zu einer höheren Frequenz erhalten werden. Bei diesem Beispiel kann, da der Kondensator C11 zur Kompensation bei der hohen Frequenz vorhanden ist, sein Wert auf etwa 1 bis 3 pF eingestellt werden, und die ganze Schaltung kann ohne Probleme in eine IC gesetzt werden.Also is because the transistor Q13 is grounded with its base, the Frequency characteristic excellent, and it can produce a large output signal from DC signal or DC up to a high frequency received become. In particular, when the capacitor C11 is connected to the transistor Q13 is connected, since the deterioration of the characteristics of the transistor Q13 at a higher Frequency can be compensated, a large output signal up to to a higher one Frequency can be obtained. In this example, since the capacitor C11 is available for compensation at the high frequency Value to be set to about 1 to 3 pF, and the whole circuit can be put into an IC without any problems
Außerdem wird, selbst wenn die Versorgungsspannung Vcc des Anschlusses T13 variiert, eine solche Variation durch Änderung einer Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q13 absorbiert, und die Schaltung ist in einem weiten Bereich einer Versorgungsspannung VCC anwendbar. Auch wird, da die Zahl erforderlicher Elemente klein ist, selbst in dem Fall, bei dem die Schaltung bei einem hochgradig aktiven Filter angewendet wird, der Schaltungsmaßstab nicht vergrößert. Außerdem ist, da wie oben beschrieben die Frequenzcharakteristik exzellent ist, die Schaltung auch bei einem an eine hohe Frequenz angepassten aktiven Filter ohne Probleme anwendbar.In addition, even if the supply voltage Vcc of the terminal T13 varies, a such variation by change a voltage between the collector and the emitter of the transistor Q13 absorbs, and the circuit is in a wide range of Supply voltage VCC applicable. Also, as the number is required Elements is small, even in the case where the circuit is included a highly active filter is applied, the circuit scale is not increased. In addition, since the frequency characteristic is excellent as described above, the circuit even with an adapted to a high frequency active Filter applicable without problems.
Außerdem ist, da die Ausgangsimpedanz niedrig ist, und eine Änderung der Ausgangsimpedanz aufgrund der Signalfrequenz klein ist, die Schaltung beim aktiven Filter als der Spannungsfolger geeignet.In addition, because the output impedance is low, and a change in the output impedance due to the signal frequency is small, the circuit when active Filter suitable as the voltage follower.
Ein
Transistor Q21 weist eine Basis, an die eine gegebene Vorspannung
V21 angelegt ist, einen über
einen Widerstand
Bei
der obigen Struktur ist der Kollektorstrom IC21 des Transistors
Q22 durch
Auch
ist, da der Kollektorstrom des Transistors Q22 annähernd gleich
dem Kollektorstrom IC21 des Transistors Q21 ist, der Basisstrom
IB22 des Transistors Q22 durch
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, ein großes Ausgangssignal in einem Bereich, in welchem das Ausgangssignal durch die Charakteristiken der Transistoren Q11 und Q12 erlaubt ist, erhalten werden, und in dieser Situation gibt es keinen Fall, bei dem der Ausgangsstrom während eines einzelnen Halbzyklus begrenzt ist.According to the present The invention can, as described above, a large output signal in a Range in which the output signal by the characteristics the transistors Q11 and Q12 are allowed to be obtained, and in In this situation, there is no case where the output current during a single half-cycle is limited.
Auch ist die Frequenzcharakteristik exzellent, und es kann selbst bei einer hohen Frequenz ein großes Ausgangssignal aus dem Gleichsignal erhalten werden. Außerdem kann bei der Zuschaltung des Kondensators C11 ein großes Ausgangssignal bis hinauf zu einer höheren Frequenz erhalten werden. Dann kann, da der Kondensator C11 in diesem Fall zur Kompensation einer hohen Frequenz vorhanden ist, der Wert des Kondensators C11 klein sein, und selbst wenn der Kondensator C11 in die Schaltung geschaltet ist, kann die ganze Schaltung ohne Probleme in eine IC gesetzt werden.Also the frequency characteristic is excellent, and it can even at a high frequency a big one Output signal from the DC signal can be obtained. In addition, can when connecting the capacitor C11 a large output signal up to to a higher one Frequency can be obtained. Then, since the capacitor C11 in this Case exists to compensate for a high frequency, the value of the capacitor C11 be small, and even if the capacitor C11 is switched into the circuit, the whole circuit can be without Problems are put into an IC.
Außerdem kann die Schaltung in einem weiten Bereich einer Versorgungsspannung benutzt werden. Auch wird, da die Zahl erforderlicher Elemente klein ist, selbst in dem Fall, bei dem die Schaltung bei einem hochgradig aktiven Filter benutzt wird, der Schaltungsmaßstab nicht größer. Außerdem ist, da die Ausgangsimpedanz niedrig ist und eine Änderung der Ausgangsimpedanz aufgrund der Signalfrequenz klein ist, die Schaltung beispielsweise im aktiven Filter als der Spannungsfolger geeignet.In addition, can the circuit in a wide range of supply voltage to be used. Also, since the number of required elements becomes small even in the case where the circuit is at a high level active filter is used, the circuit scale is not larger. Besides that, there is the output impedance is low and a change of the output impedance due to the signal frequency is small, the circuit, for example in the active filter as the voltage follower.
Überdies kann die Vorschaltung sehr einfach strukturiert sein. Auch kann, selbst wenn die Vorspannung an mehrere SRPP-Schaltungen gemeinsam angelegt wird, eine Beeinflussung bzw. Störung zwischen den jeweiligen SRPP-Schaltungen ausreichend reduziert werden.moreover The pre-circuit can be structured very simply. Also, even if the bias voltage is applied to several SRPP circuits together, an influence or disturbance between be sufficiently reduced to the respective SRPP circuits.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist zu Illustrations- und Beschreibungszwecken gegen worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend ist oder die Erfindung auf die offenbarte genaue Form einschränkt, sondern es sind im Licht der obigen Lehren Modifikationen und Variationen möglich oder können aus der Praktizierung der Erfindung gewonnen werden. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, damit ein Fachmann die Erfindung bei verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie bei der beabsichtigten besonderen Verwendung geeignet sind, benutzen kann. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die hier beigefügten Ansprüche und ihre Aquivalente definiert.The previous description of the preferred embodiments of the invention has been opposed for illustration and description purposes. It is not intended to be exhaustive or the invention to the revealed exact form, but it is in the light the above teachings modifications and variations possible or can obtained from the practice of the invention. The embodiments were elected and described to the principles of the invention and its practical To explain application Thus, a person skilled in the invention in various embodiments and with various modifications as they are intended are suitable for use. The protection area The invention is defined by the claims appended hereto and their equivalents.
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